滴灌下钾肥施用量对烟草生长、产量和品质的影响

巫彬芳， 邓兰生， 官利兰， 程凤娴， 杨依彬， 杨 旭， 张承林

(1.华南农业大学资源环境学院，广东广州 510642； 2.广州一翔农业技术有限公司，广东广州 510620)

烟草是我国经济发展的重要作物之一，对地域经济和国民经济的发展具有重要拉动作用[1-3]。在烟草生产中，钾是最为重要的品质元素[4-6]。目前，我国烟叶品质存在的主要问题之一是烟叶含钾量过低，除云南、贵州、福建部分地区的烟叶含钾量超过2%外，其他地区普遍低于2%，而一般优质烟叶含钾量不能低于3%，美国等几大优质烟叶生产国的烟叶含钾量更是高达4%～6%，这一现状严重制约着我国目前烟叶生产的发展[7]。大量研究表明，合理灌溉和施肥是促进烟草生长发育和改善烟叶品质的重要因素。王家民等研究表明，在常规施肥前提下，于移栽后50、60 d，喷施2次浓度为3%的硫酸钾溶液，可使烟草产量提高6%，产值提高16%[8]。邹芳芸等研究表明，针对不同肥力土壤采用不同营养调控措施有利于优化烟草农艺性状，提高产量和经济效益[9]。李小龙等研究表明，与常规施肥相比，施用等量纳米碳增效肥料可优化烟叶田间农艺性状，提高产量和改善品质[10]。王少先等研究表明，烟草专用缓释肥(BD肥)对初烤烟叶香气有一定影响，且采用烟草专用缓释肥处理的烟叶杂气、余味均较对照好，其中以一次性施用BD肥1 200 kg/hm2的烟株表现最好[11]。在众多栽培管理技术中，水肥一体化技术是现代农业生产中水肥综合管理的重要技术措施之一，具有显著节水、节肥、高产、优质、高效等特点[12-14]，但关于该技术在烟草生产中的应用研究很少。本试验在盆栽条件下研究投入同等养分时，常规施肥处理与滴灌施肥处理以及滴灌施肥条件下施用不同水平钾肥对烟草生产、产量及品质的影响。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验于2015年11月至2016年5月在华南农业大学资源环境学院试验基地进行。供试作物为烟草品种K326。供试肥料为华南农业大学作物营养与施肥研究室研制的烟草专用液体肥以及市售复合肥、硫酸钾(K2O的质量百分含量为54%)、硝酸铵(N的质量百分含量为35%)、过磷酸钙(P2O5的质量百分含量为18%)。供试土壤为砖红壤，取自广东省湛江市徐闻县，土壤基本性质：pH值为5.6、电导率(EC)为0.3 mS/cm、有机质含量为11.8 g/kg、碱解氮含量为41.3 mg/kg、有效磷含量为0.2 mg/kg、速效钾含量为 49.2 mg/kg。

1.2 试验设计与实施

根据烟草生长对养分的需求情况及供试土壤肥力低的现状，确定该试验的施氮量为0.2 g氮/1 kg土，施磷量为0.15 g P2O5/1 kg土，在等氮等磷的基础上，设计5个施钾水平，分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g K2O/1 kg土，处理编号依次为K1、K2、K3、K4、K5，每个施钾水平为1个处理，每个处理6个重复，其中3个重复用作烟叶钾含量动态变化检测。采用高为30 cm、盆口直径为30 cm、底部直径为20 cm的塑料盆种植烟草，每盆装土9 kg，施入3.5 g过磷酸钙与土壤混匀作基肥，当烟苗长出第7张真叶时进行移栽，每盆移栽1株，种植周期为120 d。从移栽后第5天开始通过滴灌系统追施氮、钾肥，每7 d施1次肥，共施肥13次，每株具体的施肥量见表1。试验选用小型滴灌系统，每个盆安装1个压力补偿式滴头，流量为2.0 L/h。

同时设置一个常规施肥处理作为对照(CK)，氮、磷、钾肥施用量分别为0.20 g N/1 kg土、0.15 g P2O5/1 kg土、0.60 g K2O/1 kg土。具体施肥时间及用量为第1次施肥时间为烟草移栽时，将基肥与土壤混匀施用，施肥量为3.5 g过磷酸钙、 5.0 g市售复合肥、 5.0 g硫酸钾；第2次施肥时间为烟草移栽后25 d，采用条施方式，施肥量为2.0 g硝酸铵、2.3 g市售复合肥、2.3 g硫酸钾，在烟株两侧各开1条长5 cm、宽 1 cm、深2 cm的沟，将肥料均匀施入沟中，并覆土。

表1 滴灌施肥下不同处理的单次施肥量

在烟草生长期间按常规措施进行水分和病虫害管理，按试验设计要求进行养分管理。

1.3 测定项目与方法

在烟草生长期间，定期检测烟叶钾含量的动态变化，每个处理选取固定的3株作为检测对象，分别在移栽后30、60、90 d 和收获时(下位叶移栽后105 d、中位叶移栽后112 d、上位叶移栽后120 d；上、中、下位叶的区分方法为去除烟草基部最老的2张叶片，保留18张有效烟叶，其中下部6张烟叶为下位叶、中部6张为中位叶、上部6张为上位叶)的4个时间段分别取1张烟草的上、中、下位叶，共3张叶片，进行钾含量的测定。在采收时测定烟株的株高、茎粗以及有效叶片的干质量、鲜质量。烟叶烘干后测定其氮、磷、钾、淀粉、还原糖、烟碱等指标的含量。其中全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，凯氏定氮法测定；全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，钼锑抗分光光度法测定；全钾含量采用H2SO4-H2O2消煮，原子吸收分光光度计法测定；淀粉含量采用蒽酮比色法测定；还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；烟碱含量采用紫外分光光度法测定[15-17]。

1.4 数据处理

采用Excel 2003计算试验数据的平均值和标准差，并利用SAS 9.0统计软件进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施钾处理对烟叶干物质量的影响

由图1可知，K1、K2、K3、K4、K5处理烟叶的干质量均显著高于CK处理。在5个滴灌施肥处理中，K3、K4处理的烟叶干质量与K5处理差异不显著，但显著高于K1、K2处理，表明在一定范围内增加施钾量可提高烟叶产量。

2.2 不同施钾处理对烟叶氮含量的影响

由表2可以看出，K1、K2、K3、K5处理上、中、下位叶的氮含量均显著高于CK处理，但K4处理3个部位烟叶的含氮量与CK处理差异不显著。

表2 不同施钾处理对烟叶氮含量的影响

注：表中数据为3次重复的平均值±标准误差，同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下表同。

2.3 不同施钾处理对烟叶钾含量的影响

由图2可知，K3处理上、中、下位叶的钾含量均显著高于CK处理，其中上位叶钾含量的增幅最大，显著提升了烟叶的品质。在滴灌施肥下，随着施钾量的增加不同部位烟叶的钾含量均呈先升高后降低的趋势，在施钾量为7.2 g/株时，各部位的叶片钾含量均达到最高。从下位叶钾含量数据来看，各处理间差异显著，K4处理烟叶中钾含量最高，为50.5 g/kg；K5处理烟叶中钾含量显著低于K4处理，但显著高于K1、K2、K3处理。从中位叶钾含量数据来看，K4、K5处理烟叶中钾含量较高，显著高于K1、K2、K3处理；K4处理烟叶钾含量最大，为 52.0 g/kg。各处理上位叶的钾含量与下位烟叶趋势相同，同样为K4处理时最大，为83.8 g/kg。

2.4 不同施钾处理对不同生育期烟叶钾含量变化的影响

由图3可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5处理下位叶的钾含量大幅增加，移苗后60 d时，明显高于K1和CK处理；而CK、K1处理烟叶中钾含量呈现出缓慢降低的趋势，直至采收。在移苗后60～105 d，K2、K3、K5处理下位叶的钾含量增加量相对平缓，而K4处理则持续上升。通过对比K4、K5处理烟叶的钾含量可知，在移苗后30～90 d，2个处理间下位烟叶钾含量无明显差别，但在移苗后105 d时，K4处理含钾量高于K5处理，表明下位叶中钾含量的累积主要集中在移苗后30～60 d。通过对比CK、K3处理的钾含量可知，在相同施钾量下，滴灌施肥可明显提高下位叶各生长时期的钾含量，并抑制移苗60 d后烟叶钾素回流土壤的现象，保持烟叶的高钾含量。

由图4可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5处理中位叶钾含量快速增加，呈现与下位叶相似的变化趋势，移苗后60 d时，明显高于CK、K1处理，移苗后60 d至采收期间钾含量基本保持不变；而CK、K1处理从移苗后30 d到采收期间中位叶的钾含量呈缓慢下降趋势，并在采收时达到最低值。通过对比K4、K5处理的钾含量可知，在移苗后60 d，K5处理的中位叶钾含量高于K4处理，但之后K5处理的中位叶钾含量呈下降趋势，主要是由于中位叶钾元素部分回流土壤，因此钾含量稍有下降；而K4处理中位叶的钾含量还在缓慢上升，且在采收时明显高于K5处理。由此可知，中位叶钾的累积也主要集中在移苗后30～60 d；当施钾量过多时，在中位叶生长中后期(移苗 60 d 以后)会对其钾元素吸收积累产生一定的抑制作用。通过对比CK、K3处理的钾含量可知，在试验条件下，滴灌施肥可明显提高中位叶各生长时期的钾含量。

由图5可知，对于上位叶的钾含量来说，滴灌施肥可促进整个生育期内钾元素的不断累积，过高的施钾量(K5处理)对钾的累积具有一定的抑制作用。就上位叶而言，在移苗后 30 d，不同处理间的钾含量差异明显，表现为CK处理

2.5 不同施钾处理对烟叶淀粉含量的影响

由图6可知，K5处理下位叶的淀粉含量最高，且显著高于其他各处理，而CK、K2、K3、K4处理间差异不显著。K1、K2、K3、K5处理间的中位叶淀粉含量无显著性差异，但显著低于常规施肥处理，而K4处理的中位叶淀粉含量则最低。CK处理上位叶淀粉含量显著高于其他5个处理。因此，除下位叶外，中、上位叶中常规施肥处理的烟叶淀粉含量均高于滴灌施肥处理，无论施钾量高低，滴灌施肥处理均有利于降低中、上位叶的淀粉含量，提升烟叶品质。

2.6 不同施钾处理对烟叶还原糖含量的影响

由图7可知，不同施钾量可对烟叶的还原糖含量产生显著影响。在下位叶中，CK处理的烟叶还原糖含量最高，而K1处理还原糖含量最低，显著低于其他处理，仅为 12.41%，远低于优质烟叶标准(16%～18%)；K2处理的下位叶还原糖含量也低于优质烟叶标准，而其他处理均达到了优质烟叶标准。在中位叶中，CK处理还原糖含量显著高于其他处理，同样K1处理含量最低，仅为12.49%，显著低于其他处理；K3、K4、K5处理间差异不显著，K2处理显著高于K1处理，但显著低于其他处理。中位叶中K3、K4、K5处理达到了优质烟的还原糖含量标准，而CK处理偏高，K1、K2处理偏低。在上位叶中，K1处理烟叶还原糖仅为13.49%，显著低于其他处理，K3、K4、K5处理间没有显著性差异，K2处理显著高于K1处理，但显著低于其他处理。在上位叶中，CK、K3、K4、K5处理达到了优质烟的还原糖含量标准。综合而言，在滴灌施肥条件下，不同处理烟叶还原糖含量随着施钾量的增加整体呈增加趋势，当施钾量达到5.4 g/株及以上时，还原糖含量即可达到优质烟叶的标准。

2.7 不同施钾处理对烟叶烟碱含量的影响

由表3可知，常规施肥处理上、中、下位叶的烟碱含量均显著低于其他处理。在滴灌施肥处理中，5个处理间的中位叶烟碱含量差异不显著。K1处理上位叶烟碱含量最高，除K2处理外显著高于其他处理。综合可得，与常规施肥相比，滴灌施肥可显著提高烟叶的烟碱含量。

表3 不同施钾处理对烟叶烟碱含量的影响

3 讨论与结论

滴灌施肥在很多作物上的应用都具有显著增产提质效果，而在烟草上的应用研究较少。本试验结果表明，滴灌施肥对烟草同样具有显著的增产效果，在相同养分投入的情况下，K3处理烟叶产量要比常规施肥处理增加26.79%。

烟草最为主要的品质指标为钾含量，我国烟叶钾含量普遍偏低，尤其是北方烟区，多在1%～2%之间，很少超过2%[18]。本试验结果表明，在一定范围内滴灌施肥可以显著提高烟叶的钾含量。在等量养分投入的情况下，滴灌施肥可显著提高烟叶的钾含量，并大幅提高烟叶品质，其中K3处理下、中、上位叶钾含量分别达到43.9、44.1、66.0 g/kg，较常规施肥处理增加了47.92%、28.65%、96.41%。当水肥同步施用时，施钾量的多少对烟叶钾元素的吸收积累具有显著影响，当施钾量低于9.0 g/株时，烟草下、中、上位叶的钾含量均随着施钾量的增加而增加，当施钾量为7.2 g/株时，烟叶钾的累积量达到最大；当施钾量为9.0 g/株时，烟叶的钾含量出现降低的趋势，这与周一飞等的研究结果[19]类似。在滴灌施肥条件下，将钾肥随水施用，能够促进烟草根系通过质流和扩散吸收钾元素，从而提高烟叶的钾含量。在本试验中，根据烟草的需水规律，通过滴灌很好地控制了土壤水分，使土壤长期保持适宜的含水量，减少了土壤对钾的固定，从而促进了烟草对钾的吸收，进而提高了烟叶的钾含量，且当氮钾质量比为1 ∶4，即施钾量为7.2 g/株时，烟叶的钾含量达到最大值。

此外，烟叶中的淀粉、烟碱含量等也是烟草生产的重要品质指标。烟叶中过高的淀粉含量在烘烤后会对烟叶的燃烧性能产生影响；同时会在吸食时产生焦味、杂气，影响烟叶本身的香味。国际上优质烟叶淀粉含量在1%～2%范围内，而我国烟叶淀粉含量为4%～6%。从本试验结果看，与常规施肥相比，滴灌施肥可以显著降低中、上位烟叶的淀粉含量，从而提高烟叶的品质。滴灌施肥可提高烟叶对氮素的积累，根据对不同施氮量烤烟烟叶大田生长期碳水化合物含量变化的研究可知，氮素的积累会抑制烟叶淀粉的合成[20]。淀粉酶可以促进淀粉的分解，从而降低烟叶中淀粉的积累量，因此滴灌施肥在促进烟叶对氮素积累的同时抑制了烟叶淀粉的合成，进而提高了烟叶的品质。此外，烟叶中的氮素含量在一定程度上影响烟碱含量，因为氮素是烟碱的重要组成成分，烟碱分子中约含氮量17.3%，氮素对烟叶中烟碱的累积影响最大，且二者呈极显著正相关关系[21]。本试验在滴灌条件下，施钾量为5.4 g/株时，上位叶的淀粉含量最低，为2.66%。与常规施肥处理相比，滴灌施肥处理可以显著提高烟叶中烟碱的含量，增幅达7.88%～16.03%。